电容器高红外快速固化技术

摘要： 电电容器喷涂固化技术在国内外均采用热风循环加热方式（热风炉）。热风炉的优点是炉内温度均匀，工件适应性强；缺点是间接加热能耗高，设备热效率普遍低于30％，且由于有流动空气，固化过程易造成灰尘二次污染。

关键词：高红外加热机理 涂装快速固化的可能性
1 前言
　　电容器喷涂固化技术在国内外均采用热风循环加热方式（热风炉）。热风炉的优点是炉内温度均匀，工件适应性强；缺点是间接加热能耗高，设备热效率普遍低于30％，且由于有流动空气，固化过程易造成灰尘二次污染。炉子长占地面积大，锦州电力电容器有限责任公司烘干炉108m长。
　　七十年代出现过远红外固化炉，然而由于炉内温度均匀性欠佳，几乎没能在涂装行业单独应用过，因此，远红外加热突出的优点“明显的节能效果”表现不出来。?
　　十多年来，本所致力于寻找一种既能保证被烘烤物体的温度均匀，又能节约能源，提高效率的新型粉末涂装固化炉。这就是下文所介绍的高能量、高密度、高强度、全波段、瞬间启动强力红外辐射加热技术(简称或俗称为高红外技术)的加热炉。这种高红外炉一出世，即受到国内外的关注。固化效率可以提高2～40倍，占地面积可以减少90％，炉体长度可以缩短90％，综合节能超过50％，设备的造价均为传统固化炉的75％。目前在美国、拉美已建起3～5m的炉子，代替目前的近百米烘炉。更有甚者过去要20min才完成的固化，高红外30s即可完成。本文简要介绍高红外技术原理、技术装备、应用领域与实际效果。?

2 高红外加热机理?
　　远红外加热已为世人所熟悉。在发热体（元件）的辐射光谱与被加热体（工件）吸收光谱相匹配时，热效率最高，从而实现节能。传统的匹配吸收主要是指光谱波长的匹配，匹配率Q等于工件吸收光谱和元件辐射光谱能量之比。由普朗克定律可知，物体表面单位面积辐射或吸收的光谱能量（能流密度）可用下式表示：

式中:E—辐射（或吸收）的能流密度(W/cm?2);?
? ελ—发热体元件光谱辐射系数;?
? T—元件的表面温度(℃);?
? λ1、λ2—辐射(或吸收)的光谱范围(μm);?
? c1、c2—常数对远红外加热，发热元件的全辐射能为λ1=0，λ2=∞，上述公式可改写为斯蒂芬波尔茨曼热辐射定律：

式中：σ—斯蒂芬波尔茨曼常数5.67×10-12W/cm2.K
对于厚度为10～100μm的漆膜而言，其吸收光谱为λ1=2.5μm，λ2=15μm，最佳匹配波段2.5～15μm，假如元件发射被工件100％吸收，工件吸收能流密度为：?


　　当元件的表面温度T=450℃（723K）时，工件对其吸收能量假定为100％，即元件辐射多少匹配波段的能量，工件就吸收多少，此时Q=96％；当元件的表面温度T=1000℃（1273K）时，计算表明Q=69％。单从波长匹配而言，远红外加热可见光愈少，匹配吸收愈好。然而可见光愈少则元件表面温度必然要低一些。如果表面温度太低，虽然匹配，其加热效果往往不好。例如厚度不同的两块SiC（碳化硅）板远红外加热元件，辐射面积S1=S2,辐射系数εa1=εa2,输入电功率P1=P２，测试结果表明，厚度薄的加热元件T１大于厚的元件，则Q２＞Q１，这一结果与匹配吸收理论相矛盾。??
后来人们发现所谓匹配吸收，不但要波长匹配，更重要的是能量匹配。?
设发热元件的电能辐射能转换效率为W：?

测出元件表面温度T和输入功率P，用普朗克函数表就可计算出Q、W值远小于薄SiC元件，这与实践结果相一致。?
匹配吸收理论如图1所示。?
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然而，物质的红外吸收特性是由红外光谱仪测量出来的，标准的红外图谱被测物质的厚度均为1～10μm，换言之，当被加热物质厚度在1～10μm时，应用匹配是正确的。然而实践中，大多数被加热物质的厚度均不在1～10μm之间，造成了人们对远红外加热“节电”与“不节电”的争论。
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